論文の概要: The role of entanglement in energy-restricted communication and randomness generation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.27473v1
• Date: Fri, 31 Oct 2025 13:51:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-03 17:52:16.115008
• Title: The role of entanglement in energy-restricted communication and randomness generation
• Title（参考訳）: エネルギー制限通信とランダムネス生成における絡み合いの役割
• Authors: Carles Roch I Carceller, Armin Tavakoli,
• Abstract要約: 量子通信では、エネルギー制約のある通信の基本的なプリミティブ、すなわちビットの確率的伝達を考える。 これらの利点は、絡み合った状態を意図的にデコヒーレントする非単位符号化方式によって解き放つことができる。 これらの知見を利用して、量子乱数生成における絡み合いの影響を調べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A promising platform for semi-device-independent quantum information is prepare-and-measure experiments restricted only by a bound on the energy of the communication. Here, we investigate the role of shared entanglement in such scenarios. For classical communication, we derive a general correlation criterion for nonlocal resources and use it to show that entanglement can fail to be a resource in standard tasks. For quantum communication, we consider the basic primitive for energy-constrained communication, namely the probabilistic transmission of a bit, and show that the advantages of entanglement only can be unlocked by non-unitary encoding schemes that purposefully decohere the entangled state. We also find that these advantages can be increased by using entanglement of higher dimension than qubit. We leverage these insights to investigate the impact of entanglement for quantum random number generation, which is a standard application of these systems but whose security so far only has been established against classical side information. In the low-energy regime, our attacks on the protocol indicate that the security remains largely intact, thereby paving the way for strengthened security without more complex setups and with negligible performance reductions.
• Abstract（参考訳）: 半デバイス非依存の量子情報のための有望なプラットフォームは、通信のエネルギーの束縛によってのみ制限される準備と測定の実験である。 本稿では,このようなシナリオにおける共有絡み合いの役割について考察する。 古典的通信においては,非局所的資源に対する一般的な相関基準を導出し,絡み合いが標準的なタスクの資源にならないことを示す。 量子通信においては、エネルギー制約のある通信の基本的プリミティブ、すなわちビットの確率的伝達を考慮し、絡み合いの利点は、絡み合い状態を意図的に非一元的符号化方式によってのみ解き放たれることを示す。 また、これらの利点は、qubit よりも高次元の絡み合いを利用することで増大させることができる。 我々はこれらの知見を利用して量子乱数生成の絡み合いの影響を調べる。これはこれらのシステムの標準的な応用であるが、これまでのセキュリティは古典的な側面情報に対してのみ確立されている。 低エネルギー体制では、我々のプロトコルに対する攻撃は、セキュリティがほとんど無傷であることを示し、より複雑なセットアップや無視できる性能の低下なしに、セキュリティを強化するための道を開いた。

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